## 5.1 Gewoon water.

Antwoorden: Oefenopdrachten faseovergangen.

Opdracht 2:

1. Als de temperatuur stijgt gaan de moleculen meer bewegen. Omdat de moleculen meer gaan bewegen hebben ze meer ruimte nodig.
2. Aan het volume kun je zien dat een zelfde hoeveelheid moleculen meer ruimte in nemen dan bijvoorbeeld in de vloeibare fase. Omdat de moleculen in de gasfase meer trillen en bewegen hebben ze meer ruimte nodig. De kracht die de moleculen bij elkaar houdt is niet groot genoeg, de kracht van het trillen en bewegen is zo groot dat de moleculen los komen van elkaar.

Opdracht 3:

1. In het lontje zit een vloeibare vorm van waxine. Door het vlammetje verdampt deze in een gas. Dit gas is brandbaar. Dus naast het lontje is een gasfase van waxine. De faseovergang is van vloeibaar naar gas. Dit is verdampen.
2. De gasvorm die van het lontje afkomt koelt dan heel snel af en zal gaan condenseren. Er ontstaat rook. De faseovergang naast het lontje als je de kaars dooft is dus condenseren.
3. De fase waarin de waxine brandt is de gasfase.

Opdracht 4:

1. Als de alcohol bij 78°C kookt en water dan nog niet (maar pas bij 100°C) dan is de aantrekkingskracht van de watermoleculen groter. Bij 78°C zijn de krachten (trillen/bewegen) zo groot dat de alcoholmoleculen loskomen van elkaar (verdampen).
2. Voor het verdampen van suikermolecule is een hele hoge temperatuur nodig. De aantrekkingskracht tussen onderlinge suikermoleculen is dus erg groot.

Opdracht 5:

1. Aardgas: gasfase, de temperatuur -40°C is boven het kookpunt van -161°C, dus het is verdampt.

   Kwik: Vaste fase, de temperatuur-40°C ligt onder het smeltpunt van -39°C dus het is gestold.

   Zwavel: Vaste fase, de temperatuur -40°C ligt onder het smeltpunt van -39°C dus het is gestold.

   Ammoniak: Vloeibare fase, de temperatuur -40°C ligt boven het smeltpunt van -78°C en onder het smeltpunt van -33°C.

   Water: Vaste fase, de temperatuur-40°C ligt onder het smeltpunt van 0°C dus het is gestold.

   Antwoorden oefenopdrachten rekenen met dichtheid.

   Vraag 1:

1. Gegeven: ρ = 2,7 g/cm3

   m = 2,3 kg, omdat de dichtheid in g/cm3 staat moet ik de massa m omrekenen naar het aantal g: 2,3 kg x 1000 (g/kg) = 2300 g.

Gevraagd = Volume V

Formule: ρ = m / V omzetten naar V = m / ρ

Invullen: V = 2300 / 2,7 = 851,9 cm3

1. Gegeven: V = 6 cm3

   ρ = 0,78 g/cm3

Gevraagd = m (massa) in kg

Formule: ρ = m / V omzetten naar m = ρ x V

Invullen: m = 0,78 x 6 = 4,68 g / 1000 = 0,00468 kg of 4,68 x 10 -3 kg

1. Gegeven: V = 12 cm3

   M = 136 g

Gevraagd = ρ in g/cm3

Formule: ρ = m / V

Invullen: ρ = 136 / 12 = 11,33 g/cm3

1. Opzoeken op in tabel dichtheid in de Wiki. : Lood heeft een dichtheid van 11.35 g/cm3 , lijkt erop dat het lood is.

Vraag 2: ?

Vraag 3:

a. In tabel opzoeken de dichtheid van benzine (bij vloeistoffen):

ρ = 0,72 g/cm3

Volume is 25000 Liter. 1 liter = 1000 mL en 1 mL = 1 cm3

Dus:

V = 25000 L x 1000 mL/L = 25000000 mL = 25000000 cm3

Gevraagd: massa van de lading.

Formule: ρ = m / V omzetten naar m = ρ x V.

Invullen: m = 0,72 x 25000000 = 18000000 g = 18000 kg

b. De dichtheid van olie is 0,90 g/cm3

Invullen: m = 0,90 x 25000000 = 22500000 g = 22500 kg

Dit is 225000 – 18000 = 4500 kg meer massa dan wanneer er benzine inzit.

c. Om een dichtheid uit te kunnen rekenen heb je de massa en het volume nodig. Om de massa van de onbekende vloeistof te weten moet je eerst de tankwagen wegen als er geen vloeistof in zit. Zodra je de vloeistof dan in de tankwagen hebt gedaan kan je de volle tankwagen wegen. Hier haal je dan de massa van de lege tankwagen vanaf en weet je de massa van de onbekende vloeistof.

Daarna heb je alleen het volume nog nodig. Het maximale volume van de tankwagen veranderd niet en als je de tankwagen helemaal vol gooit zit er 25000 L in. Zodra je deze gegevens hebt kan je de dichtheid uitrekenen.

Vraag 4:

a. Gegeven: massa van maatcilinder = 50,0 gram. Massa van maatcilinder en vloeistof: 85,5 gram. Massa vloeistof = 85,5-50,0 = 35,5 gram. v = 50,0 ml = 50,0 cm3.

Gevraagd: dichtheid ρ

Formule: ρ = m/v

Invullen: 35,5/50,0 = 0,71 g/cm3.

b. In de tabel met de dichtheid komt deze dichtheid overeen met de dichtheid van ether.

c. Als je de massa van de maatcilinder niet weet dan kan je de massa van de vloeistof niet makkelijk bepalen. Het is wel mogelijk, maar dan moet je de maatcilinder op de weegschaal laten staan en de weegschaal op 0 zetten voordat je de vloeistof er in doet. Dit is alleen minder nauwkeurig dan wanneer je de massa van de maatcilinder wel weet en de massa van de lege maatcilinder van de totale massa kan afhalen.

Vraag 5:

a. Voor het berekenen van de massa heb je het volume en de dichtheid nodig. De dichtheid van lucht kan je opzoeken in de tabel. Dit is 0,00129 g/cm3. Het volume van het lokaal kan je uitrekenen, namelijk lengte keer breedte keer hoogte. 10x8x3,2 = 256 m3.

Formule: m = vxρ

Volume omrekenen naar de juiste eenheid: 256x1000000 = 256000000 cm3.

Invullen: 256000000 x 0,00129 = 330240 gram = 330,24 kilogram.

b. We ademen de lucht in, waarvan we de zuurstof verbruiken en koolstofdioxide weer uitademen. Koolstofdioxide heeft een hogere dichtheid dan zuurstof en zal de dichtheid van de lucht doen stijgen.

c. Dichtheid van zuurstof is 0,00143 g/cm3. Dichtheid van stikstof is 0,00126 g/cm3. De dichtheid van de lucht is voor 78% afkomstig van stikstof en voor 21% afkomstig van zuurstof.

0,00126 x 0,78 (78% van dichtheid van stikstof) + 0,00143 x 0,21 (21% van dichtheid van zuurstof) = 0,0012831 g/cm3. Dit is niet precies de dichtheid van lucht, maar dat komt omdat je de resterende 1% niet hebt meegerekend. Zou je voor die 1% waterdamp rekenen kom je wel op 0,00129 g/cm3 uit.

Vraag 6:

a. Het volume wordt bepaald door middel van de onderdompelmethode. Het aantal ml water wat er dan in de maatcilinder meer wordt afgelezen is het volume van het stukje baksteen wat er in gedaan wordt. In dit geval is dat dus 32-30 = 2 ml. 2ml = 2 cm3.

b. Gegeven: dichtheid baksteen: 1,80 g/cm3. Volume: 2 cm3.

Gevraagd: massa stukje baksteen

Formule: m = v x ρ

Invullen: m = 2 x 1,80 = 3,60 g.

Vraag 7:

Voor het berekenen van het volume van een balk kan je lengte x breedte x hoogte doen. Let er bij deze afmetingen om dat je alles in dezelfde eenheid invult. Bijvoorbeeld alles in dm.

Invullen: 20 x 4 x 3 = 240 dm3.

Vraag 8:

a. Om een dichtheid te bepalen heb je 2 gegevens nodig: de massa en het volume. Deze twee gegevens moet je dus zien te bepalen. Om een massa te bepalen van een voorwerp heb je een weegschaal nodig.

Afhankelijk van de vorm van het blokje metaal heb je verschillende benodigdheden nodig. Is het balk of kubusvormig blokje dan heb je aan je geodriehoek of een liniaal genoeg. Daarmee kan je dan de lengte, breedte en hoogte bepalen.

Is het blokje niet zo'n mooie vorm dan zal je de onderdompelmethode moeten gebruiken. Hiervoor heb je een maatcilinder nodig met een bekende hoeveelheid water.

b. Onderstaande werkwijze is met behulp van de onderdompelmethode:

1. Weeg de blokjes metaal op een weegschaal en noteer de massa.

2. Meet 50,0 ml water af in de maatcilinder.

3. Laat voorzichtig het eerste blokje metaal in de maatcilinder zakken. Noteer dan het nieuwe volume.

4. Bepaal nu het volume van het eerste blokje. Noteer dit volume bij de juiste massa.

5. Leeg de maatcilinder en herhaal stappen 2 t/m 4 voor het andere blokje metaal.

6. Bereken de dichtheid van de beide blokjes metaal.

Vraag 9:

a. Gegeven: Materiaal - eikenhout: Dichtheid = 0,78 g/cm3. Massa = 4,9 kg.

Gevraagd: Volume v/d balk.

Formule: v = m/ρ

Gegevens omrekenen: zorg er voor dat de ingevulde getallen wat betreft eenheden overeenkomen met elkaar. De massa moet in dit geval nog worden omgerekend naar gram zodat deze eenheid past bij de eenheid van de dichtheid. m = 4900 g.

Invullen: v = 4900/0,78 = 6282,05 cm3.

b. Gegeven: volume = 1 m3. Dichtheid (kan je opzoeken van beton) = 2,30 g/cm3.

Gevraagd: massa.

Formule: m = v x ρ

Gegevens omrekenen: 1 m3 omrekenen naar cm3. Stap van 1000000. 1 m3 = 1000000 cm3.

Invullen: m = 1000000 x 2,30 = 2300000 g beton.

Vraag 10:

a. Dichtheid water: 1,00 g/cm3. Dichtheid suiker: 1,58 g/cm3.

Water is voor 65% verantwoordelijk voor de dichtheid van cola en suiker voor 35%.

65% van 1,00 = 1,00 x 0,65 = 0,65; 35% van 1,58 = 1,58 x 0,35 = 0,553.

0,553 + 0,65 = 1,203.

De dichtheid van cola is 1,20 g/cm3.

b. Als de dichtheid van een stof kleiner is dan de vloeistof dan blijft deze stof drijven en is de dichtheid groter dan zal de stof naar de bodem zinken.

IJs heeft een dichtheid van 0,92 g/cm3.

De dichtheid van ijs is kleiner dan de dichtheid van cola en daarom blijft ijs op cola drijven.

c. Als de ijsblokjes gesmolten zijn dan is er meer water in de cola gekomen dan er aan het begin aanwezig was. Het percentage water is dus hoger geworden en dat van suiker gedaald. Daardoor zal de dichtheid van cola ook minder worden en onder de 1,20 g/cm3 komen.